Nährstoffe in den Wasserkreislauf Folgen, Zielen und Maßnahmen aus einer marinen Perspektive

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Hamburg & HZG Mit Dank an M. Trepel(LLUR-SH), O.

1 EU Knowseas Gefördert durch Niedersachsen Nährstoffe in den Wasserkreislauf Folgen, Zielen und Maßnahmen aus einer marinen Perspektive Justus van Beusekom Universität Hamburg & HZG Mit Dank an M. Trepel(LLUR-SH), O. Raabe(MU-SH) und die HZG-KollegInnen: Chirstina Geimecke, Joanna Staneva, Richard Hofmeister, Kai Wirtz, Tobias Dolch

2 Übersicht Geschichte der Wattenmeer-Eutrophierung Eutrophierungs-Phänomene Problem erkannt, Maßnahmen genommen, aber ist der Erfolg messbar? Eutrophierungsproxies Regionale Unterschiede im Wattenmeer Ziele (Maßnahmen)

3 Direkt IJsselmeer Ems Weser Elbe Indirekt Rhein Maas Das Wattenmeer: Europa-weite Einflüsse

4 Nährstoffdynamik im Wattenmeer: ein konzeptionelles Model (und durch hydrodynamische Modelle bestätigt)

5 Kohlenstoffbudgets des Wattenmeeres Area Production (g/m² a) Remineralisation (g/m² a) Nett. Import (g/m² a) W. Dutch Wadden Sea Ems Estuary Büsum List Tidal Basin (Sylt)

6 Die Geschichte der Eutrophierung (Der Rhein bei Lobith; nach van Bennekom et al., 1990) 400 A 16 B Nitrate (µmol/l) Phosphate (µmol/l) Year Year

, 1990) 400 A 16 B Nitrate (µmol/l) 300 200 100

7 Das Wattenmeer CWSS, 2008

8 Phytoplankton, Western Dutch Wadden Sea PP (g C m -2 Y-1) Year Data: Postma, Cadée, NIOZ

9 Die Schaumalge Phaeocystis globosa

11 Phaeocystis: Dauer der Blüte Marsdiep, NL (Data: Cadée) bloom duration (days) Year

12 Das Wattenmeer CWSS, 2008

13 Königshafen (Sylt) Bild: Karsten Reise

14 Long-term shifts in the benthic community of Königshafen (Wohlenberg, 1937; Reise et al. 2008) 1. saltmarsh, 2. Cyanobacteria-mats 3. Corophium-belt, 4. Arenicola 5. Zostera noltii, 6. Z. marina 7. Fucus anchored by mussels 8. sandy beach 9. Enteromorpha-mats 10. Chaetomorpha-mats 11. Ulva-mats Reise, Herre, Sturm, 2008

Arenicola 5. Zostera noltii, 6. Z. marina 7. Fucus anchored by mussels 8.

15 Grünalgen auf Seegras Photo: Dirk Schorries

16 Eutrophierung im nordfriesischen Wattenmeer: Grünalgen Photo: Karsten Reise

17 Die Politik hat das Problem erkannt: Ziel: Reduktion der Nährstofffrachten auf 50% (von 1985)

$Nährstofffrachten auf$

18 Emissionen in Deutschland (Data: Umweltbundesamt)

19 Abfluss (Rhein, Weser, Elbe, Ems, )

20 Stickstofffrachten: Abnahme seit den 1980-er! (Aber große jährliche Schwankungen) Annual TN Load Southern and Central Rivers Total Nitrogen Load (Tonnes/year) Elbe, Weser Rhine, Maas, Noordzeekanaal, IJsselmeer, Ems Year Van Beusekom et al., 2009, updated

Rivers Total Nitrogen Load (Tonnes/year) 600000 400000 200000 0 Elbe, Weser

21 Normierte Frachten: Trend: 2% / Jahr Van Beusekom et al., 2009, updated

22 Eutrophierungs-Proxies: Ist der Zusammenhang zwischen Nährstoffeinträgen und Eutrophierungsphänomenen nachweisbar?

23 Mean seasonal cycles of NO 2, NH 4 and Chlorophyll a Western Dutch Wadden Sea NO 2, NH 4 (µm) Chlorophyll a Month 4

25 Summer Chlorophyll Significant correlations (mostly r² ~0.3) with riverine N loads Western Dutch Wadden Sea, Ems Est. Norderney, Sylt Grådyb No Trend: Eastern Dutch Wadden Sea Van Beusekom et al., 2009; CWSS, 2008

26 Summer Chlorophyll Significant correlations (mostly r² ~0.3) with riverine N loads Western Dutch Wadden Sea, Ems Est. Norderney, Sylt Grådyb No Trend: Eastern Dutch Wadden Sea Van Beusekom et al., 2009; CWSS, 2008

27 Regionale Unterschiede der Eutrophierung North Sea 12.5 EDWS Latitude ( N) Summer-Chlorophyll a (µg/l) Wadden Sea (Mean ) Weser Ems Elbe Mean NH 4 + NO 2 (Sep - Nov) 12 8 N'ney Ems Doll. South Eiderst. Lister Dyb Gradyb Sylt WDWS 52.0 Rhine / Maas Longitude ( E) 4 Amrum Summer Chlorophyll (µg/l) (May-Sept.) Eutrophierungs-Proxies Phytoplankton-Biomasse im Sommer Herbstwerte NH 4 und NO 2 Gelöstes Organisches Phosphat im Sommer (neu)

28 UMWELTZIELE (der gute ökologische Zustand) Müssen objektiv sein Müssen nachvollziehbar sein Müssen sich auf Qualitätskomponenten richten Müssen in Zusammenhang mit wesentlichen ökologischen Änderungen stehen Wir können uns auch an Hintergrundwerten orientieren, aber was ist Gut? Ref. + 50%? Ref %?

30 Diatomeen und Phaeocystis als Qualitäts-Indikatoren (Sylt) month month Si 20 NO month month Silicate (µmol L -1 ) Chlorophyll a (µg L -1 ) Nitrate (µmol L -1 ) Chlorophyll a (µg L -1 ) Diatom spring bloom Phaeocystis bloom Diatom spring bloom Phaeocystis bloom

31 DIN Si Ratio in der deutschen Bucht (Winter 2006): Diatomeen: Aufnahme Ratio: ~1:1 (Mol/Mol) notwendige Reduzierung (Elbe, Weser): ~ 40%

32 Seegras ist ein Qualitätsindikator Seegras Rückkehr im nordfriesischen Wattenmeer (Bild rechts) Aber nur zögernd im südlichen Wattenmeer Warum? und was muss gemacht werden, damit es zurückkommt? Latitude ( N) North Sea Summer-Chlorophyll a (µg/l) Wadden Sea (Mean ) Weser Ems Elbe Seagrass area (>20% coverage, km²) Seagrass area (km²) Rhine NO 3 - (Dutch-German border) Rhine NO 3 - (µm) Rhine / Maas Longitude ( E) Year Buschbaum, Dolch, van Beusekom, Reise, unpubl. 0

33 Total Nitrogen Load (Tonnes/year) Annual TN Load Southern and Central Rivers Rückkehr Intertidales Seegras nördliches Wattenmeer 0 Elbe, Weser Rhine, Maas, Noordzeekanaal, IJsselmeer, Ems Year

34 Eine holistischere Betrachtung

35 Eine holistischere Betrachtung

36 Eine holistischere Betrachtung

37 Zusammenfassung Eutrophierung: Anstieg während der 1950-er Jahre Abnahme seit den 1980-er Jahren Effekte Abnahme Seegras Zunahme Grünalgen Zunahme Phytoplankton Artenverschiebung (Si Limitierung) Zusammenhänge sind quantifizierbar (Proxies) Sommer Chlorophyll Herbst NH 4 + NO 2 Regionale Unterschiede: reell und erklärt durch Differenzen beim Import Ziele sind (in erstem Ansatz) quantifizierbar Si limitierte Frühjahrsblüte (~40% Reduktion der Flusseinträge) Seegras im nieders. Wattenmeer (~40% Reduktion der Flusseinträge)

38 Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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